JP4351699B2 - Method for synchronizing injection to the engine phase of an engine with injector electronic control - Google Patents
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Description
本発明は、噴射器電子制御を備えたエンジンのエンジンフェーズに噴射を同期させる方法に関する。 The present invention relates to a method of synchronizing injection to the engine phase of an engine with injector electronic control.
新世代のエンジン、特に直噴式エンジンの開発とともに、シリンダへの燃料噴射の電子制御が広まった。燃料噴射の電子制御は、燃料がシリンダに噴射される時点の全制御を可能にする。したがって、3°の精度で、言い換えれば、非常に精確な噴射間隔で燃料を噴射することが可能になる。 With the development of a new generation of engines, especially direct injection engines, electronic control of fuel injection into cylinders has become widespread. Electronic control of fuel injection allows full control at the time when fuel is injected into the cylinder. Therefore, it becomes possible to inject fuel with an accuracy of 3 °, in other words, at a very precise injection interval.
4サイクルエンジンでは、シリンダ内のピストンの位置、したがってまたクランクシャフトの位置だけでなく、エンジンのフェーズを知ることも重要である。したがって、シリンダ内のピストンが上死点にあるとき、ピストンが圧縮行程の終端にあるのか又は排気行程の終端にあるのかを知ることが重要である。この目的のために2つの位置センサが使用される。クランクシャフト上の第1のセンサはシリンダ内のピストンの相対位置を示し、カムシャフト上の第2のセンサはエンジンフェーズ(吸入、圧縮、膨張、又は排気)を示す。 In a four-cycle engine it is important to know not only the position of the piston in the cylinder, and thus also the position of the crankshaft, but also the phase of the engine. Therefore, when the piston in the cylinder is at top dead center, it is important to know whether the piston is at the end of the compression stroke or at the end of the exhaust stroke. Two position sensors are used for this purpose. The first sensor on the crankshaft indicates the relative position of the piston in the cylinder, and the second sensor on the camshaft indicates the engine phase (intake, compression, expansion, or exhaust).
一般に、カムシャフトに配置されたセンサにより供給される情報は、最初の噴射が行われるべきシリンダを決定するために、エンジンの始動時にだけ使用される。噴射順序は所定のサイクルに従って実施され、クランクシャフトとの同期だけが必要とされる。 In general, the information supplied by sensors located on the camshaft is only used at engine start-up to determine the cylinder where the first injection should take place. The injection sequence is carried out according to a predetermined cycle and only needs to be synchronized with the crankshaft.
それゆえ、本発明の課題は、始動時に、クランクシャフトに配置されたセンサから受け取る情報に頼らなくても済むようにする同期方法を提供することである。したがって、このセンサが故障していても、エンジンを始動することができる。また、他の目的では使用されないこのセンサを除去することも可能である。 It is therefore an object of the present invention to provide a synchronization method that makes it unnecessary to rely on information received from sensors located on the crankshaft at start-up. Therefore, the engine can be started even if this sensor is broken. It is also possible to eliminate this sensor which is not used for other purposes.
この目的のために、本発明は、噴射器電子制御を備えたエンジンのエンジンフェーズに噴射を同期させる方法であって、前記エンジンのn個のシリンダの各々に所定の順序で順次燃料を直接噴射し、該燃料噴射を相応するシリンダ内のピストンの位置に同期させるようにした方法を提案する。 To this end, the present invention is a method for synchronizing injection to the engine phase of an engine with injector electronic control, in which fuel is directly injected sequentially into each of the n cylinders of the engine in a predetermined order. Then, a method is proposed in which the fuel injection is synchronized with the position of the piston in the corresponding cylinder.
本発明によれば、この方法はエンジン始動時に実行される以下のステップを有する:
− スタータにより動作開始させられた相応するピストンが圧縮フェーズの終端にあるときに、m個のシリンダに所定の噴射順序で燃料を噴射するステップ、ただし、mはnの関数として前もって決定するものとする、
− エンジン回転数及び/又は加速度を測定するステップ、
− エンジン回転数及び/又は加速度が所定の閾値を超えている場合に、所定の順序で噴射を継続するステップ、ただし、この場合、噴射はエンジンフェーズに同期させて行う、
− 前記とは逆の場合に噴射をエンジンフェーズに同期させるため、先行する噴射に対して、ならびに、所定の順序に対して、位相をずらして噴射を継続するステップ、ただし、前記位相ずれはn及びmの関数とする。
According to the invention, the method comprises the following steps that are performed at engine start:
The step of injecting fuel into the m cylinders in a predetermined injection sequence when the corresponding piston activated by the starter is at the end of the compression phase, where m is determined in advance as a function of n; To
-Measuring the engine speed and / or acceleration;
-Continuing the injection in a predetermined sequence when the engine speed and / or acceleration exceeds a predetermined threshold, where the injection is performed in synchronization with the engine phase;
In order to synchronize the injection with the engine phase in the opposite case, the step of continuing the injection out of phase with respect to the preceding injection as well as with respect to a predetermined sequence, where the phase shift is n And a function of m.
この方法では、最初のm回の噴射の実行に関しては、噴射がエンジンの圧縮フェーズと同期しないことが容認されている。この同期の不在は検出され、補正される。 In this way, it is accepted that the injection is not synchronized with the compression phase of the engine for the execution of the first m injections. This absence of synchronization is detected and corrected.
有利には、エンジン回転数及び/又は加速度はエンジンが約1回転した後に測定される。これにより、噴射が同期されていない期間を、最初の噴射が圧縮フェーズにおいて実行されない場合に限定することが可能になる。 Advantageously, the engine speed and / or acceleration is measured after about one revolution of the engine. This makes it possible to limit the period when the injections are not synchronized to when the first injection is not performed in the compression phase.
本発明による方法が適用されるエンジンに偶数個のシリンダがある場合には、燃料はエンジン回転数及び/又は加速度が測定される前に半数のシリンダに噴射される。言い換えれば、m=n/2である。 If the engine to which the method according to the invention is applied has an even number of cylinders, the fuel is injected into half of the cylinders before the engine speed and / or acceleration is measured. In other words, m = n / 2.
最初の測定の後に為された選択が正しいことを確認するために、エンジン回転数及び/又は加速度の2回目の測定がさらにp回の噴射の後に行われる。これは同期が正しいことを確認するためであり、pはn及びmの関数として前もって決定されるものとする。この場合、エンジン回転数及び/又は加速度の2回目の測定をエンジンの2回転後に、言い換えれば、n回の燃料噴射後に行うと有利である。 In order to confirm that the selection made after the first measurement is correct, a second measurement of engine speed and / or acceleration is made after another p injections. This is to confirm that the synchronization is correct, and p is determined in advance as a function of n and m. In this case, it is advantageous if the second measurement of the engine speed and / or acceleration is performed after two revolutions of the engine, in other words after n fuel injections.
本発明による方法では、エンジンのシリンダ内のピストンの位置は、相応するエンジン弾み車の角度位置を測定する位置センサにより求められる。 In the method according to the invention, the position of the piston in the cylinder of the engine is determined by a position sensor that measures the angular position of the corresponding engine flywheel.
未燃燃料の大気への過剰な放出を防ぐために、本発明は、最初のm回の噴射において噴射される燃料量を後続の噴射において使用される燃料量よりも少なくする変更形態を提案する。 In order to prevent excessive release of unburned fuel into the atmosphere, the present invention proposes a modification in which the amount of fuel injected in the first m injections is less than the amount of fuel used in subsequent injections.
本発明の詳細及び利点は、添付した概略的な図面を参照した以下の説明により明らかとなる。これらの図面のうち、
図1は、V6エンジンのシリンダへの燃料噴射の順序を示しており、
図2は、V6エンジンに関して本発明による方法のフローチャートを示しており、
図3は、燃料噴射の順序を3つの例で示している。
The details and advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying schematic drawings. Of these drawings,
FIG. 1 shows the order of fuel injection into the cylinders of the V6 engine,
FIG. 2 shows a flow chart of the method according to the invention for a V6 engine,
FIG. 3 shows the order of fuel injection in three examples.
以下では、V形に配置された6つのシリンダを有するエンジンに適用された有利な実施形態に基づいて本発明を説明する。これらのシリンダは、A及びB(図1参照)として識別される2つのラインに分散している。シリンダ自体には1〜6の番号が付されており、シリンダ1〜3はAとして識別されるシリンダラインを形成し、シリンダ4〜6はBとして識別されるシリンダラインを形成している。 In the following, the invention will be described on the basis of an advantageous embodiment applied to an engine having six cylinders arranged in a V-shape. These cylinders are distributed in two lines identified as A and B (see FIG. 1). The cylinders themselves are numbered 1-6, with cylinders 1-3 forming a cylinder line identified as A and cylinders 4-6 forming a cylinder line identified as B.
このケースでは、エンジンは4サイクルディーゼルエンジンである。もっとも、本発明は4サイクルガソリンエンジンにも適用可能である。各シリンダに燃料を噴射するために噴射器が設けられている。これら6つの噴射器は電子制御される。一般に、シリンダに燃料を噴射すべき時点を決定するために、2つのセンサが設けられている。まず第一に、各シリンダについてその中をスライドするピストンの正確な位置を示すセンサがある。このセンサは以下ではクランクセンサと呼ばれる。燃料はピストンがほぼ上死点にあるときに噴射されなければならないが、僅かにこの上死点から離れた位置で噴射される。クランクセンサは、エンジンクランクシャフトに結合したエンジン弾み車の回転を測定することにより、このクランクシャフトの角度位置を求めることができる。したがって、クランクセンサによりシリンダ内のピストンの位置を知ることができるが、燃料サイクルの現在のフェーズを識別することはできない。このように、クランクセンサはエンジンの6つのシリンダについてその上死点を求めることができる。しかしながら、ピストンが上死点にあるときに、ピストンが圧縮フェーズの終端にいるのか又は排気フェーズの終端にいるのかを知る手だてはない。この情報は以下でカムセンサと呼ばれるセンサから得ることができる。このカムセンサはエンジンのカムシャフトに、また複数のカムシャフトがある場合にはそのうちの1つに結合されている。明らかに、各カムシャフトに1つのカムセンサを設けることができる。カムシャフトの角度位置は、周知のように、各シリンダについて4行程サイクルのフェーズを識別するために使用することができる。 In this case, the engine is a 4-cycle diesel engine. However, the present invention is also applicable to a four-cycle gasoline engine. An injector is provided for injecting fuel into each cylinder. These six injectors are electronically controlled. In general, two sensors are provided to determine when fuel should be injected into the cylinder. First of all, there is a sensor that indicates the exact position of the piston that slides within each cylinder. This sensor is hereinafter referred to as a crank sensor. Fuel must be injected when the piston is approximately at top dead center, but is injected slightly away from this top dead center. The crank sensor can determine the angular position of the crankshaft by measuring the rotation of the engine flywheel coupled to the engine crankshaft. Therefore, although the position of the piston in the cylinder can be known by the crank sensor, the current phase of the fuel cycle cannot be identified. Thus, the crank sensor can determine the top dead center for the six cylinders of the engine. However, there is no way to know if the piston is at the end of the compression phase or the end of the exhaust phase when the piston is at top dead center. This information can be obtained from a sensor referred to below as a cam sensor. The cam sensor is coupled to the engine camshaft and, if there are multiple camshafts, one of them. Obviously, one cam sensor can be provided for each camshaft. The angular position of the camshaft can be used to identify the phase of the four stroke cycle for each cylinder, as is well known.
カムセンサにより提供される情報はエンジン始動時に使用される。エンジンがスタータによって始動されるとき、燃料は圧縮行程の終端に達した最初のシリンダに噴射される。相応するピストンの位置はクランクセンサとカムセンサにより供給され、相応するバルブが閉じていることならびにこのピストンがエアを圧縮したことを示す。 Information provided by the cam sensor is used when the engine is started. When the engine is started by the starter, fuel is injected into the first cylinder that has reached the end of the compression stroke. The corresponding piston position is supplied by the crank and cam sensors, indicating that the corresponding valve is closed and that this piston has compressed air.
本発明はカムセンサにより提供される情報なしでエンジンを始動する方法を提案する。これにより、このセンサの動作不良を克服すること、あるいは、このセンサなしでエンジンを設計することさえ可能になる。このことはエンジンのコストを相応に低減させる。 The present invention proposes a method of starting the engine without the information provided by the cam sensor. This makes it possible to overcome the malfunction of this sensor or even design an engine without this sensor. This correspondingly reduces the cost of the engine.
上記のV6エンジンにおいて、エンジンの正確な動作を達成するために、燃料は所定の順序でシリンダに噴射される。この順序は図1に示されている。燃料の噴射が番号1のシリンダに対して為されると、次の噴射が行われるシリンダは番号4、次は番号2、次は番号5、次は番号3、次は番号6、次はまた番号1等々となる。
In the V6 engine described above, fuel is injected into the cylinders in a predetermined order to achieve accurate engine operation. This order is shown in FIG. When fuel is injected into the
図2は上記エンジンに適用された本発明による方法を示すフローチャートである。スタータは活動化されたばかりであると仮定する。そこで、中のシリンダが上死点に達したシリンダを見つけるためにクランクセンサが使用される。この場合には、これはシリンダ1であると仮定する。燃料は(ピストンが通常規定される距離だけ上死点から離れた)このシリンダ1に噴射される。この時点では、このシリンダ1におけるエンジンフェーズが圧縮行程の終端であるのか又は排気行程の終端であるのかは分からない。相応するピストンが正しい位置にあることをクランクセンサが示すと、燃料はこの順序でシリンダ4と2に噴射される。
FIG. 2 is a flow chart showing the method according to the invention applied to the engine. Assume that the starter has just been activated. Therefore, a crank sensor is used to find a cylinder in which the inside cylinder has reached top dead center. In this case, it is assumed that this is
これら3回の噴射がシリンダ1,4及び2に対して為されると、噴射された燃料が燃焼したか否かを判定する検査が行われる(図2のステップTEST1)。噴射された燃料が燃焼した場合には、燃焼は力学的エネルギーを供給し、エンジン回転数は上昇することになる。噴射された燃料が燃焼していなければ、何も起こらず、エンジン回転数は依然としてスタータにより生じる回転数に等しいままである。
When these three injections are made to the
それゆえ、燃焼テストはエンジン回転数を測定することにより行われる。ここでは、エンジン回転数が300r.p.mよりも高い場合には、燃焼は燃焼しており、燃焼はシリンダ1,2及び4で起こったものと見なされる。この場合には、噴射サイクルを継続することができ、次の噴射はシリンダ5,3及び6に対して為される。
Therefore, the combustion test is performed by measuring the engine speed. Here, the engine speed is 300 rpm. p. If it is higher than m, the combustion is burning and the combustion is considered to have occurred in
燃焼テストTEST1が否定的な場合、つまり、エンジン回転数が300r.p.mより低いままである場合には、燃料は排気フェーズの終端において噴射されたと見なされる。したがって、噴射のフェーズは360°シフトさせなければならない。このケースでは、このことはシリンダ5に燃料を噴射する代わりに、シリンダ1に燃料を再噴射しなければならないことを意味する。それゆえ、シリンダ1,4及び2への一連の噴射が繰り返される。これらの噴射の終了時には、燃焼が実際に生じたか、また燃焼が力学的エネルギーを供給したかを判定するために、燃焼テストTEST1が繰り返される。燃焼が実際に生じ、力学的エネルギーを供給した場合には、噴射サイクルを継続することができ、次の噴射はシリンダ5,3及び6に対して為される。
If the combustion test TEST1 is negative, that is, the engine speed is 300 r. p. If it remains below m, the fuel is considered injected at the end of the exhaust phase. Therefore, the injection phase must be shifted 360 °. In this case, this means that instead of injecting fuel into the
第2の燃焼テスト(図2ではTEST2として図示)はこれら3回のさらなる噴射の後に行われる。第1の噴射テストTEST1が肯定的ならば、この第2の燃焼テストTEST2もそれを確認すべきである。このことが起こるためには、エンジン回転数は300r.p.mより高くなければならない。 A second combustion test (shown as TEST2 in FIG. 2) is performed after these three further injections. If the first injection test TEST1 is positive, this second combustion test TEST2 should also confirm it. In order for this to happen, the engine speed is 300 rpm. p. Must be higher than m.
図3は図1のエンジンにおける最初の噴射を3つの別個のケースにまとめている。第1のケースでは、エンジンはクランクセンサとカムセンサを備えており、両方のセンサとも動作状態にあると仮定されている。第2及び第3のケースでは、カムセンサは故障しているか又は場合によっては存在していない。第2のケースでは、最初の3回の噴射(シリンダ1,4及び2)の後の燃焼テストTEST1は肯定的である。噴射サイクルは継続する。シリンダ5,3及び6への噴射の後の燃焼テストTEST2は肯定的であり、噴射サイクル(1−4−2−5−3−6−1…)は継続する。第3のケースでは、第1の燃焼テストTEST1は否定的である。そこでシリンダ1,4及び2への噴射が繰り返される。そして、再度の燃焼テストTEST1が行われ、結果は肯定的である。次に噴射はシリンダ5,3及び6へと続き、燃焼テストTEST2は肯定的である。噴射サイクル(5−3−6−1−4−2−5…)が継続する。
FIG. 3 summarizes the initial injection in the engine of FIG. 1 in three separate cases. In the first case, the engine is equipped with a crank sensor and a cam sensor, both of which are assumed to be in operation. In the second and third cases, the cam sensor is faulty or possibly absent. In the second case, the combustion test TEST1 after the first three injections (
第1の燃焼テストTEST1はエンジンの1回転後に行われる。既に言及したように、この360°回転はエンジンの始動を確立し、実証するのに十分である。第1の燃焼テストTEST1が肯定的であれば、つまり、実際に始動した後に実際に2回転していれば、第2の燃焼テストTEST2が行われる。したがって、全サイクルが各シリンダにおいて展開する。 The first combustion test TEST1 is performed after one revolution of the engine. As already mentioned, this 360 ° rotation is sufficient to establish and demonstrate engine starting. If the first combustion test TEST1 is affirmative, that is, if the engine actually rotates twice after actually starting, the second combustion test TEST2 is performed. Thus, the entire cycle develops in each cylinder.
過剰な未燃燃料の放出を防ぐため、最初の3回の噴射において噴射される燃料量を制限してもよい。最初の噴射の時点から同期が正しいならば、これらの燃料量はエンジンを始動させるに十分でなければならない。 In order to prevent the release of excess unburned fuel, the amount of fuel injected in the first three injections may be limited. If the synchronization is correct from the time of the first injection, these fuel quantities must be sufficient to start the engine.
本発明による方法は、カムセンサが存在していないか又は故障しているといういずれかの理由でこのセンサからの信号が利用できない場合に、使用される。他方で、噴射はクランクシャフトの回転と同期していなければならない。車両は静止状態にあることが望ましい。この方法を使用する前に、エンジン制御システムは、この始動手続きが妨げられないようにするため、噴射システムにエラー信号が出ていないかを調べる。 The method according to the invention is used when the signal from this sensor is not available either because the cam sensor is not present or has failed. On the other hand, the injection must be synchronized with the crankshaft rotation. The vehicle is preferably stationary. Before using this method, the engine control system checks for an error signal in the injection system to prevent this starting procedure from being disturbed.
このように、本発明によれば、ディーゼルエンジン又は噴射が電子制御される他の任意のエンジンを始動するためにカムセンサを使用しなくてもよくなる。 Thus, according to the present invention, the cam sensor need not be used to start a diesel engine or any other engine whose injection is electronically controlled.
複数のエンジンで行ったテストによりこの方法の有効性は実証されている。スタータにより生じる回転数が210〜230r.p.mの範囲内にある場合、6気筒エンジンにおいて3回の燃焼の後に測定される回転数はおよそ320r.p.mである。300r.p.mの回転数は、例えば、燃焼テストの閾値として使用することもできる。この測定は特殊なセンサの使用を必要としない。というのも、エンジン制御システムが各エンジンのエンジン回転数を測定するようになっているからである。 Tests performed on multiple engines have demonstrated the effectiveness of this method. The rotational speed generated by the starter is 210 to 230 r. p. m, the rotational speed measured after 3 combustions in a 6 cylinder engine is approximately 320 r. p. m. 300r. p. The rotational speed of m can also be used as a threshold value for a combustion test, for example. This measurement does not require the use of special sensors. This is because the engine control system measures the engine speed of each engine.
変更形態として、エンジン回転数の値を測定するのではなく、エンジン回転数の変化を測定することも可能である。エンジン回転数の著しい加速が検出された場合には、燃焼が生じたものと、したがって噴射がエンジンフェーズと同期しているものと見なされる。 As a modification, it is also possible to measure a change in the engine speed instead of measuring the value of the engine speed. If significant acceleration of the engine speed is detected, it is considered that combustion has occurred and therefore the injection is synchronized with the engine phase.
本発明は上記の方法と非限定的な例として上に示されたその変更形態に限定されない。本発明は請求項の範囲内で当業者が考案しうる他のすべての変更形態にも関わるものである。 The present invention is not limited to the above method and its modifications shown above as non-limiting examples. The invention also relates to all other modifications that can be devised by a person skilled in the art within the scope of the claims.
Claims (7)
エンジン始動時に以下のステップ、すなわち、
− スタータにより動作開始させられた相応するピストンが圧縮フェーズの終端にあるときに、m個のシリンダに所定の噴射順序で燃料を噴射するステップと、ただし、mはnの関数として前もって決定するものとし、
− エンジン回転数及び/又は加速度を測定するステップと、
− エンジン回転数及び/又は加速度が所定の閾値を超えている場合に、所定の順序で噴射を継続するステップと、ただしこの場合、噴射はエンジンフェーズに同期させて行い、
− 前記とは逆の場合に噴射をエンジンフェーズに同期させるため、先行する噴射に対して、ならびに、所定の順序に対して、位相をずらして噴射を継続するステップを実行し、ただし、前記位相ずれはn及びmの関数とする、ことを特徴とする同期方法。A method of synchronizing injection to an engine phase of an engine with injector electronic control, in which fuel is directly injected into each of the n cylinders of the engine sequentially in a predetermined order, and the fuel injection is performed in a corresponding cylinder In the method of synchronizing with the position of the piston of
The following steps when starting the engine:
The step of injecting fuel into the m cylinders in a predetermined injection sequence when the corresponding piston activated by the starter is at the end of the compression phase, where m is determined in advance as a function of n age,
-Measuring the engine speed and / or acceleration;
The step of continuing the injection in a predetermined order when the engine speed and / or acceleration exceeds a predetermined threshold; however, in this case the injection is performed in synchronization with the engine phase;
In order to synchronize the injection with the engine phase in the opposite case, the step of continuing the injection out of phase with respect to the preceding injection and with respect to a predetermined order, provided that said phase A synchronization method characterized in that the deviation is a function of n and m.
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